固氮，使游离氮(N2)与其他元素发生化学结合形成更具活性的氮化合物(如氨、硝酸盐或亚硝酸盐)的任何自然或工业过程，它是空气中含量丰富的相对惰性气体。

　　在一般情况下，氮不与其他元素发生反应。然而，含氮化合物存在于所有肥沃的土壤、所有的生物、许多食品、煤中，以及像硝酸钠(硝石)和氨这样的天然化学物质中。氮作为DNA的化学成分之一，也存在于每个活细胞的细胞核中。

　　一、自然固氮：氮在自然界中被闪电和紫外线固定或结合成一氧化氮，但更重要的氮被土壤微生物固定为氨、亚硝酸盐和硝酸盐。90%以上的固氮作用是由它们引起的。有两种固氮微生物：自由生活(非共生)细菌，包括蓝藻(或蓝绿藻)鱼腥藻和念珠菌属和固氮菌属、贝耶林克氏菌和梭状芽孢杆菌，以及共生(共生)细菌，如豆科植物的根瘤菌，以及各种固氮螺菌属，与禾本科禾草有关。

　　二、共生固氮：共生固氮菌侵入寄主植物的根毛，在根毛中繁殖并刺激根瘤的形成、植物细胞的扩大和细菌的密切结合。在根瘤内，细菌将游离氮转化为氨，宿主植物利用这些氨进行发育。为了确保豆科植物(如紫花苜蓿、豆类、三叶草、豌豆和大豆)的充分结瘤和最佳生长，种子通常接种适当根瘤菌种类的商业培养物，特别是在缺乏所需细菌的土壤中。

　　三、工业固氮：含氮物质长期以来被用作农业肥料，在19世纪，人们越来越认识到固定氮对植物生长的重要性。因此，煤炼焦过程中释放的氨被回收并用作肥料，硝酸钠(硝石)沉积物也被回收利用。无论在哪里实行集约农业，都会产生对氮化合物的需求，以补充土壤中的自然供应。与此同时，用于制造火药的智利硝石的数量不断增加，促使全世界寻找这种含氮化合物的天然矿床。到19世纪末，很明显，从炭化工业和进口智利硝酸盐中回收的硝酸盐无法满足未来的需求。此外，人们认识到，一旦发生重大战争，一个与智利断绝供应的国家将很快无法制造足够数量的弹药。

　　三种商业固氮工艺的发展，三种最有效的方法是氮与氧的直接结合、氮与电石的反应以及氮与氢的直接结合。空气或氧和氮的任何其他未结合的混合物被加热到非常高的温度，并且混合物的一小部分发生反应，形成气体一氧化氮。然后，一氧化氮被化学转化为硝酸盐用作肥料。